ماهو الماء الثقيل واستخدامته وأنواعه

ما هو الماء الثقيل ؟ يختلف الماء الثقيل عن الماء العادي ، حيث أن الصيغة الكيميائية هي H2O بالنسبة للماء ، وهو ما يسمى بالماء العادي أو الخفيف ، لأنه يحتوي على ذرتين من الهيدروجين وذرة أكسجين ، والماء الثقيل يختلف عنه ، والماء الثقيل ، في السطور التالية سوف نشرح ونعرض معلومات متعددة عنه.

ما هو الماء الثقيل

الماء الثقيل أكسيد الديوتيريوم بالصيغة الكيميائية D2Oكما أوضحنا أن الماء العادي أو الماء الخفيف يتكون من ذرتين من الأكسجين وذرة أكسجين واحدة ، ولهيدروجين ثلاثة نظائر ، وهذه كالتالي:

• الروتيوم هو هيدروجين عادي وجوهر هذا النوع هو بروتين واحد.
• الديوتيريوم: تحتوي نواة هذا النوع على بروتين ونيوترون.
• تريتيوم يحتوي على 1 بروتون و 2 نيوترون.

تم العثور على الماء الثقيل من قبل العالم هيرالد كليتن آري في عام 1931 ، وكان هذا هو سبب فوزه بجائزة نوبل في الكيمياء لهذا الاكتشاف ، ثم في عام 1933 أعد لويس ودونالد قطرات ثقيلة من الماء وهذا لفترة طويلة من التحليل الكيميائي للماء.

حيث أنه عند تحليل الماء كهربائياً فإن هذا هو سبب تجمع الغاز بالقرب من القطب السالب والغاز المتكون هو الهيدروجين والماء الذي يخرج منه يتم إثرائه بأكسيد الديوتيريوم ، وهي الصيغة الكيميائية للديوتيريوم والأكسجين ، وهذا سبب يتم الحصول عليه عبر التحليل المتكرر. نحدد أيضًا D2O واسمه العلمي هو أكسيد الديوتيريوم.

متابعة أيضا:

معلومات مهمة عن الماء الثقيل

بعد التعرف على نفسي ما هو الماء الثقيل ؟ هناك الكثير من البيانات التي تحتاج لـ معرفتها لفهم المقارنة بينها وبين الماء العادي ، وهذه البيانات كالتالي:

• وزنه الجزئي أعلى من الماء العادي ، لأن M = 18 في الماء العادي و M = 20 في الماء الثقيل ، لذلك يطلق عليه الماء الثقيل.
• أما بالنسبة للكثافة ، فإن نقطة التجمد أعلى من الماء العادي.
• أثبتت الدراسات أن كافة مصبات الأنهار الطبيعية مثل الأنهار والأمطار والبحار والمحيطات تحتوي على ماء ثقيل ، ولكن بنسب صغيرة هناك ذرة ماء ثقيل لكل 6760.

استعمال الماء الثقيل

للمياه الثقيلة الكثير من الاستخدامات المختلفة مثل حركة النيوترونات وهي موثوقة أيضًا في أعمال التبريد ولها استخدامات عديدة مثل:

• يتم استخدامه في المفاعلات النووية.
• خلال تحضير الديوتيريوم ، يعتبر متوسط.
• إنه كاشف لطريقة عمل التمثيل الضوئي والتنفس.
• موثوق به لمراقبة المجالات المغناطيسية حول النوى الذرية.
• وهي أيضًا طريقة للتحليل الطيفي المغناطيسي النووي.
• موثوق في تحضير الكثير من العناصر المشعة.
• تحليل موثوق بالأشعة تحت الحمراء.
• يمكن الاعتماد عليه بشكل أساسي في المفاعل النووي نظرًا لخصائصه التي تبطئ النيوترونات سريعة الحركة.
• إنها إحدى الأدوات المستخدمة لمعرفة التمثيل الغذائي لكل من الجلد والحيوان.
• يعتبر المكون الأساسي والمادة الفعالة في تفاعلات الاندماج النووي.

خصائص الماء الثقيل

بعد الاجابة على سؤال ما هو الماء الثقيل ؟ من الضروري حضور خواص الماء الثقيل الذي يميزه عن الماء الخفيف كما يلي:

• أما الكتلة الجزيئية فتساوي 20.02 جم / مول.
• كثافته 1.107 جم / مل.
• درجة انصهارها 3.82 درجة مئوية ونقطة غليانها 101.4 درجة مئوية.
• عزم الدوران ثنائي القطب 1.87 د.
• عديم اللون.
• ينتج سائل عديم الرائحة عند وضعه في درجة حرارة الغرفة.
• نظرًا لأنه يحتوي على كثافة أعلى من الماء العادي ، يمكن لمكعب ثلجي من هذه المياه أن يغرق في الماء الخفيف.
• إنها إحدى طرق الحصول على خليط متجانس عند مزجه بالماء الخفيف.
• يسبب سلوكًا كيميائيًا مختلفًا عن الماء الخفيف بسبب اختلاف بعض الذرات.
• عندما تحدث تغييرات في خصائص المذيبات ، يمكن أن تؤثر على النظم البيولوجية ، لأنها تحتوي على الديوتيريوم.
• عندما يذوب الماء العادي يذوب أسرع من الماء الثقيل.

طرق تحضير الماء الثقيل

أما بالنسبة لطرق تحضير هذه المياه ، فإنها تتطلب أن يكون الكيميائي قادرًا على أداء كافة الخطوات بشكل صحيح وتجهيز هذا المركب ، وتتم هذه الطرق على النحو التالي:

• يحتاج لـ تحليل كهربائي طويل للتحضير.
• يجب استعمال المياه القلوية لتشغيلها.
• ما تحتاجه لصنع هذا الماء هو إلكتروليت ، والكاثود عبارة عن وعاء فولاذي ، والأنود عبارة عن لوح نيكل به ثقوب.
• عادة ما يتم إجراء التحليل باستخدام سبع قلويات ويستخدم ثاني أكسيد الكربون في تحليله.
• تستمر هذه المهمة لفترة طويلة حتى ينتج عنها ماء ثقيل.

تابع أيضًا:

المزايا الرئيسية للمياه الثقيلة

بعد تعلم إجابة السؤال ما هو الماء الثقيل ؟ يجب أن تعلم أن هذه المياه لها الكثير من الفوائد المختلفة وهذه الفوائد هي كما يلي:

• تحتوي ذرة الديوتيريوم على بروتون واحد ونيوترون واحد في نواتها ؛ هذا هو سبب في أن البروتيوم ، وهو بديل للماء العادي ، يزن ضعف وزنه ، ورمزه الكيميائي هو 1H.
• لا تعتبر كتلته أكبر بكثير من الماء الخفيف ؛ وبالتالي ، فإن حوالي 89٪ من الكتلة الجزيئية لجزيء الماء تُعزى لـ الأكسجين.
• أما كتلته فتتجاوز الماء بنسبة تصل لـ 11٪.
• الارتباط بـ D2O بين المكونات أقوى من الارتباط الموجود بين H2O.
• نظرًا لأن ذرة الديوتيريوم لا تخضع للاضمحلال الإشعاعي ، فإن هذا لا يجعلها مشعة.
• قد يؤدي تناول الكثير من الطعام لـ تسمم الكائنات الحية.

أنواع المياه الثقيلة

هناك أنواع متعددة من هذه المياه. لهذا سبب لها استخدامات عديدة ومختلفة وهذه الأنواع هي كالتالي:

الماء ثقيل تقريبا

يحتوي هذا النوع على رمز كيميائي يسمى HDO ، والذي يتكون من 1 بروتيوم ، و 1 ديوتيريوم ، و 1 ذرة أكسجين ، وتحاول ذرات الماء دائمًا استبدال ذرات الهيدروجين ، وهذا يشير لـ أن الماء شبه الثقيل يمكن العثور عليه في ذرات الماء ، وهي بروتينات وديوتيريوم. تحتاج هذه العينة لـ 50٪ ماء شبه ثقيل و 25٪ ماء ثقيل و 25٪ ماء عادي لأنه يجب أن يكون هناك توازن ديناميكي بين العينات وبعضها.

ماء كثيف الأكسجين

إنه نظير أثقل من الماء ، وهذه المياه لها كثافة أعلى من الماء العادي ، وبالتالي فإن الماء الثقيل الذي يدخل لـ نوعه يستخدم الأكسجين الذي يحتوي على نظير الأكسجين 18O لإنتاج نظير الفلور 18F ويستخدم أيضًا في المنتجات الصيدلانية المشعة. ومواد مشعة متعددة.

تغيير الماء

رمزه الكيميائي هو T2O ، ويعتبر في الأشكال المشعة من الماء ويحتوي على التريتيوم ، وبسبب ما يسمى بالوزن ، يمكن الاعتماد على هذه المياه لتحديد الحجم الكلي للماء في الجسم ، وهو 22.03 جرامًا بناءً على كتلة الماء ، وكثافته 22.03 جرامًا. 1.85 جم / مل.

تابع أيضًا:

امكانية استعمال الماء الثقيل للشرب

لقد قدمنا ​​لك إجابة على سؤال ما هو الماء الثقيل ؟ لـ جوار ذلك ، يجب أن تعرف ما إذا كان يمكن استعمال هذه المياه للشرب ، لأننا بالحديث عن هذه المياه ، أدركنا أننا أظهرنا استخدامها في المفاعلات النووية واستخدامها الأساسي في الإشعاع الذي لا يمكن تعويضه ، وهذا يعني أنه يمكن أن يسبب مشاكل صحية. اشربه.

ومع ذلك ، هناك مجموعة متعددة من المياه النقية المتوهجة التي لا تحتوي على إشعاع ولا تحتوي على مواد ضارة ، يمكن شربها ولكن بكميات قليلة ، حيث أن فائضها في الكائنات الحية قد يسبب التسمم ويجب عدم استهلاك هذه المياه لفترة طويلة. الذهب سيكون من بين سبب اسباب المشاكل الصحية التي لا تعد ولا تحصى لكافة الكائنات الحية ، والتي لا تقتصر على الإنسان ، مما يؤدي لـ اضطراب التوتر والدوخة التي لا تسبب الموت.

هذه المياه غير الصالحة للشرب لأن الديوتيريوم لا يُنظر إليه على أنه نظير جيد للهيدروجين في الماء ، كما أن استهلاك 25٪ من البروتين يؤدي لـ الكثير من المشاكل الصحية ، بما في ذلك التسبب في العقم وإذا وصلت الكمية التي تستهلكها لـ وفاة 50٪.

لذلك من الأفضل الابتعاد عنها ، مدركين أن كمياتها الصغيرة لن تسبب أي مشكلة ، لكنها تشكل خطورة واسعة على الصحة بشكل عام ويمكن أن تؤدي لـ الوفاة.

طرق إنتاج الماء الثقيل

هناك الكثير من الطرق المختلفة التي يمكن الوثوق بها في الإنتاج ، وقد ذكرنا للتو الطريقة الكهربائية وتشمل هذه الطرق:

• عبر استبداله بكبريتيد الهيدروجين.
• طريقة التقطير التجزيئي.
• عبر عملية كوردلر سبيفاك.
• الميثان المراد تقطيره ؛ ستحصل على 99.75٪ في هذه المهمة.

الاستخدامات البيولوجية للمياه الثقيلة

يعتبر التركيز العالي لهذه المياه سببًا لخفض ضغط الدم ، كما أنها من افضل الطرق التي يمكن الوثوق بها لحماية الفئران من أشعة جاما ، وتعتبر طريقة التقاط النيوترونات عند استخدامها بتركيزات عالية لأنها يمكن أن تخترق مركبات البورون. لها علاقة بالخلايا الخبيثة.

متابعة أيضا:

بعد كل شيء ، ما هو الماء الثقيل؟ بالإضافة لـ استعمال هذه المياه وغيرها ، فقد أوضحنا لكم أهم البيانات المتعلقة باستخدام هذه المياه وأنواع أخرى من المياه ، والطرق المختلفة التي يُعتمد عليها في تحضيرها ، وخاصة الطريقة الكهربائية.

المراجع

1. BYJUS ، 12-1-2021

2. المعرفة 12-1-2021